基于阈值精细控制技术的超低功耗高性能FinFET电路设计方法研究

FinFET， because of its good device characteristics, fabrication compatibility and the diversity of the circuit structure, have emerged as the best candidate for bulk silicon CMOS technology forward beyond 22nm. Considering circuit topology, this project will propose an innovative Precise-Controlled Variable Theshold-Voltage Scheme (PVTS) based on forced stacking and back biasing technique. This scheme would reduce circuit leakage greatly, while keeping the same speed or keeping the operating speed is controlled within a certain range. At the same time, the basic FinFET circuits based on the various logic style will be explored and designed based on the PVTS technique, and try to resolve the design conflicts between power, speed and reliability. The goal of this project is to make the PVTS technique become the general design scheme for lower-power, high-performance FinFET circuit design, and achieve the best Energy-Delay Product of FinFET circuit.

FinFET凭借其良好的器件特性、工艺兼容性及电路结构的多样性，被认为是体硅CMOS 22nm工艺尺度下集成电路的最佳替代技术。本课题将在晶体管堆叠和FinFET背栅偏置技术的基础上，提出一种全新的结合电路拓扑结构的阈值电压精细控制技术（PVTS），在降低电路泄漏功耗的同时，保证电路工作速度不变或保持工作速度在一定范围内可控，并探索将该PVTS技术应用于多种逻辑风格的FinFET电路设计之中，解决不同逻辑风格电路的功耗/速度/可靠性之间的设计矛盾，使该方法成为FinFET低功耗高性能电路设计的通用技术，从而实现具有最佳能耗-延时积的FinFET电路。

FinFET凭借其良好的器件特性、工艺兼容性及电路结构的多样性，被认为是体硅CMOS 22nm工艺尺度下集成电路的最佳替代技术。本课题在晶体管堆叠和FinFET背栅偏置技术的基础上，提出了一种全新的结合电路拓扑结构的阈值电压精细控制技术（PVTS），在降低电路泄漏功耗的同时，保证电路工作速度不变或保持工作速度在一定范围内可控，并将该PVTS技术应用于多种逻辑风格的FinFET电路设计之中，解决了不同逻辑风格电路的功耗/速度/可靠性之间的设计矛盾。大量的实验结果表明，使用PVTS技术优化实现的FinFET电路，能够在保证性能的情况下，大幅减少泄露功耗。该技术可以作为FinFET低功耗高性能电路设计的通用技术，从而实现具有最佳能耗-延时积的FinFET电路。